“基因指导蛋白质的合成”第一课时教学设计

汤媛麟

摘要：本文主要就“基因指导蛋白质的合成”一节展开能训练学生思维能力的教学设计，并通过实践发现：高中生已具备一定的类比、推理等思维能力，教师应合理引导、敢于放手，不仅能提高课堂效率，也对学生生物学核心素养的培养大有裨益。

关键词：基因指导蛋白质的合成;类比推理;教学设计

1 教学背景

1.1 教材分析

“基因指导蛋白质的合成”是人教版高中生物必修二的第四章第一节。在前三章基因的发现、位置、本质的基础上，继续展开对基因功能的研究，本章与前三章共同构成关于核心概念“基因”的逻辑体系。至此，学生对基因能有概况性认识。教材内容主要分为两大板块：转录和翻译。在“转录”部分，通过三种RNA结构与功能的介绍及以DNA为模板合成RNA的图解，使学生明确转录的过程，形成结构与功能相互适应的生物学观点，并为下一节基因对性状的控制打下知识基础。

1.2 学情分析

通过学习，学生已经知道：蛋白质是生命活动的主要承担者，基因正是通过指导蛋白质的合成进而控制生物的性状。但基因具体如何指导蛋白质的合成，是本节的主要内容。另外，DNA的复制和转录存在相似性，在已熟知DNA复制过程的基础上，教师可引导学生自主推理、设想转录的过程，有助于其思维能力的提升。

2 教学目标

（1）能阐述三种RNA的结构与功能，并简单分析其结构和功能之间的适应关系;描述转录的具体过程，包括模板、原料、场所等

（2）提高分析实验并设计实验的能力;具有一定的类比推理能力;能通过视频、图片等获取信息;能进行合作探究并有一定的语言表达能力

（3）充分体会结构和功能相适应并体验蛋白质合成过程的“美”

3 教学过程

3.1 构建框架、激发兴趣

教师引导学生复习前三章的内容，构建一条关于基因研究的时间脉络，回顾主要科学家及他们的研究成果;展示图片：豌豆的圆粒和皱粒、猫的折耳和立耳、喝酒脸红的人和千杯不醉的人，提问：生物为什么会有这些不同的性状呢？它们受到谁的控制？学生很容易回答到基因，教师再问：基因是如何控制性状的？提示学生联想生命活动的主要承担者，大部分学生都能说出：基因通过指导蛋白质的合成控制生物的性状，教师再问：那基因如何指导蛋白质的合成？通过连续设问，建立前后知识关联并引入本节。

3.2 环环相扣、落实知识

①提出猜想：此过程中可能有“使者”存在

引导学生复习：基因主要分布在细胞核，而蛋白质的合成完成于细胞质中的核糖体上。提问：细胞核中的基因如何指导细胞质中蛋白质的合成？教师补充资料：基因的分子直径是2nm，核糖体直径约23nm，细胞核的核孔只有0.9nm。学生提出猜想：可能有中间物质充当“使者”。

②分析实验：RNA是“使者”

补充资料：1955年布拉舍用洋葱根尖和变形虫为材料进行的实验：用核糖核酸酶分解细胞中核糖核酸，蛋白质的合成就停止;若再加入抽提出的RNA，蛋白质的合成就有一定程度的恢复。引导学生分析并得到结论：RNA应该是此过程的“使者”[1]。

③分析并设计实验：RNA合成于细胞核而后转移至细胞质

补充资料：A组将变形虫置于15N的尿嘧啶核苷酸培养液中培养，一段时间后细胞核中首先出现了标记，接着细胞质中也出现标记;B组将变形虫置于14N的尿嘧啶核苷酸培养液中培养，细胞核细胞质中均未检测到标记。引导学生分析实验得到结论并进行第三组实验设计以增强说服力，提示学生联想必修一细胞核的功能中实验的设计思路：取A组的细胞核核和B组的细胞质构建重组变形虫，在14N环境中培养，结果发现一段时间后细胞质中也可检测到标记[2]。

④复习讨论：RNA适合充当“使者”的原因

教师提问：为什么RNA适合作为“使者”？引导学生根据“结构和功能相适应”的观点，先进行RNA结构特点的回顾，完成导学案第一部分的填寫（包括其中文名称、基本单位、元素组成、基本单位结构和碱基类型，并和DNA进行对比）。

接着，教师向学生介绍三种类型的RNA，指导学生根据教材RNA结构示意图，猜想：哪种RNA是刚刚一直在探讨的“使者”？学生答：mRNA，因为它和DNA结构类似，都具有一定的碱基排序，其上也可以携带遗传信息。教师在肯定学生推理的基础上，介绍三种RNA的中文名称和功能。

最后，学生总结mRNA充当使者的原因：能储存遗传信息;单链、较短，可从细胞核转移到细胞质。

⑤类比推理：DNA如何将遗传信息传给RNA？

此处先进行小组讨论，根据DNA复制的过程，类比、猜想转录是如何进行的，学生表述后，教师再展示转录过程的分步视频，并层层设问，解决该过程中的细节性问题，如下：

视频一（解旋）：转录的第一步是什么？解旋需要破坏什么结构？DNA复制时，氢键是如何破坏的？转录时也需要解旋酶吗？

视频二（配对和连接）：这个过程中形成了哪些化学键？氢键和磷酸二酯键分别是怎样形成的？此过程与DNA的复制有哪些相同点和不同点？

视频三（释放）：该过程中整个DNA全部解旋后开始转录吗？

最后，学生完成导学案第二部分的填空，包括转录的：场所、模板、原料、原则、条件、产物、特点等，并用自己的语言尝试给转录下定义。

3.3 归纳总结、巩固提升

引导学生填写比较复制、转录过程差异的表格，明确转录和复制既有相同点又有不同点，提高其类比分析的思维能力。

4 教学反思

本节设计中对学生思维的引导是一个亮点，不管是：应有“使者”→谁是“使者”→如何充当“使者”→为什么适合作为“使者”的严密逻辑过程，还是学生关于三种RNA中哪种是“使者”和转录具体过程的猜想，都体现出：高中生有较强的思维能力，教师应在一定程度上放手课堂。另外，转录的过程由于比较微观，学生理解起来有一定难度，本节利用视频、图片等教学资源，将微观放大、虚拟具象化，巧妙化解重难点。最后，也比较重视知识框架的构建。不足的地方是补充资料略多，应进行精简，把控好课堂时间。

参考文献：

[1]：牛燕.基因指导蛋白质的合成—教学设计[J].中学生物教学，2017：45-47

[2]：白建秀.“基因指导蛋白质的合成”一节的备课思考[J].中学生物学，2014：89-90